Entspannte Zellen durch Astrin

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Die Aktivität des mTORC-1 Proteinkomplexes wird maßgeblich von dem Protein Astrin und sogenannten Stressgranula beeinflusst. Sie entscheiden über den Zelltod oder eine erhöhte Stresstoleranz. Quelle: Christoph Luchs, Cogneus.com

21.08.2013  - 

Auch einzelne Zellen können unter Stress stehen und daran zugrunde gehen. Leidet die Zelle unter zu hohem Einfluss von freien Radikalen beispielsweise, leitet sie den programmierten Zelltod ein. Ein zelluläres Entspannungsprogramm sorgt allerdings dafür, dass vorübergehender Stress nicht sofort zur Apoptose führt. Dieser Schutzmechanismus wird vom Protein Astrin vermittelt, wie Freiburger Forscher nun herausgefunden haben. Im Fachjournal Cell (2013, Online-Vorabveröffentlichung) berichten die Molekularbiologen über ihre neuen Erkenntnisse. Weil Tumore mithilfe des Proteins ebenfalls dem Zelltod entgehen, könne ihre Entdeckung Krebstherapien verbessern, so die Forscher.

Freie Radikale sind kleine Moleküle, die besonders reaktionsfreudig und dadurch recht aggressiv sind. Man könnte sie auch als Abgase der Zelle bezeichnen, die bei Stoffwechselprozessen entstehen. Sie schädigen die Erbsubstanz und verschiedene Eiweiße. Die Freie-Radikale-Theorie geht deshalb davon aus, dass die destruktiven Moleküle für das Altern verantwortlich sind und die Entstehung von Krebs, neurodegenerativen Krankheiten und Stoffwechselerkrankungen begünstigen.

Das Zünglein an der Waage

Die Zellen selbst sind in der Lage dem dadurch entstehenden Stress entgegenzuwirken. Wissenschaftler vom Institut für Biologie III und dem Exzellenzcluster BIOSS Centre for Biological Signalling Studies der Universität Freiburg  haben einen Eiweißverband genauer unter die Lupe genommen, der die Zellen vor Stress bewahrt. Ein Molekül spielt offenbar eine besondere Rolle: Die Aktivität des Astrins entscheidet darüber, ob die zellulären Schutzmechanismen die Zelle erhalten und vor Stress bewahren, oder sie beseitigen.

Astrin sorgt für Entspannung

„Schon seit längerem verdächtigen wir einen Proteinkomplex, mTORC1 (mammalian target of rapamycin complex 1), eine zentrale Rolle für die Balance zwischen Wachstum und Abbau zu spielen“, sagt Kathrin Thedieck vom BIOSS. Durch die Aktivierung bestimmter Nährstoffe spielt mTORC1 eine Rolle beim Zellwachstum und hilft gegen geringe Stressfaktoren. Ist der Komplex allerdings überfordert, wird die Apoptose eingeleitet. Bei zunehmendem Stress tritt mTORC1 mit sogenannten Stressgranula in Verbindung. „Sie verhindern normalerweise, dass vorübergehender Stress sofort zum Zelltod führt. Nur der Mechanismus dafür war bislang völlig unbekannt“, erklärt die Forscherin. Das Protein Astrin beeinflusst diesen Prozess, indem es die Bindung der mTORC1-Bestandteile an die Stressgranula vermittelt und so für Entspannung sorgt. „Manipulierten wir aber die Zellen so, dass kein Astrin mehr produziert wurde, dann starben diese schon bei geringem Stress ab“, so Thedieck.

In dieser Folge der Kreidezeit erklären wir, wie der programmierte Zelltod bzw. die Apotose funktioniert.Quelle: biotechnologie.tvTumore nutzen Schutzfunktion aus

Ihre Entdeckung wollen die Biologen nun in der Tumorbekämpfung anwenden: „Da Astrin in vielen Tumoren vermehrt produziert wird, blockiert es den Übergang zum Zelltod, den man durch Chemotherapie eigentlich auslösen will“, erklärt Thedieck.  Die Wissenschaftler forschen nun an einem Weg, wie man den Tumorzellen den Astrin-Schutz nehmen kann. Zuvor war wenig über Astrin bekannt. Es spielt außerdem eine Rolle bei der Organisation der Spindelfasern während der Kernteilung. Ihre neue Entdeckung haben die Forscher bereits zum Patent angemeldet. Chemotherapien könnten in Zukunft optimiert werden, so die Hoffnung der Freiburger Forscher. Berliner Wissenschaftler haben jüngst ebenfalls einen Ansatz entdeckt, wie man die medikamentöse Krebsbehandlung verbessern kann. Seneszenten Tumorzellen, die sich zwar nicht teilen, aber dennoch schädigen, wollen sie gezielt die Energiezufuhr kappen (mehr...).